引言
薄壁卷焊钛管是利用TIG 自动卷焊技术制作的传热管，TA2工业纯钛耐腐蚀性较强，具有较高强度和塑韧性。目前海水淡化工程中的钛焊管厚度通常是0.5mm，不易满足海水淡化工作对于材料的基本控制要求，因此有必要深入分析0.4mm 薄壁卷焊钛管耐蚀性和传热性，为其规模化生产与推广奠定基础。
1、性能测试过程
薄壁卷焊钛管主要生产流程包含钛带、分条、卷接带、矫平、氩弧焊、定径校形、钨电极氩弧焊、冷却、切断、矫直、性能测试、包装入库等内容。在对其性能进行测试时，主要依据GB/T 3625-2007 标准要求开展工作，针对
腐蚀、导热、应力等要素完成性能测试和分析，其主要过程如下：
1.1 测试设备和材料
本课题采用的设备包含自动卷管机、钨极氩弧焊自动焊管机（其型号是GP-TIG500Pcw）、焊后热处理设备[1]。同时，多效低温蒸馏海水淡化中试平台包含1 效冷凝器和7 效水平管降膜蒸发器，其相互串联构成测试系统。其中，冷凝器蒸发温度是48℃，7 效蒸发器的温度分别是69℃、66℃、63℃、60℃、57℃、54℃、51℃。7 效蒸发器操作压力分别是29.88kPa、26.13kPa、22.88kPa、19.91kPa、17.33kPa、15.00kPa、12.98kPa。本课题中实验材料是TA2工业纯钛卷焊钛管，其规格是φ22×φ0.4mm。对比材料是TA2海
水淡化用无缝钛管，其规格是φ22×φ0.5mm，焊缝宽度设置为2mm。
1.2 测试过程
1.2.1 耐腐蚀测试
本课题主要借助失重法，利用上述实验设备针对薄壁卷焊钛管完成耐腐蚀测试，分析产热管的腐蚀质量变化速率。
同时，将该数值和无缝钛管耐腐蚀性进行比对（规格为φ22×φ0.5mm），其测试过程如下：
首先，将无缝钛管、薄壁卷焊切割为长度是15cm 的挂片试样，借助砂纸将其棱角打磨光滑。完成编号，测量其外径、长度和尺寸。其次，对材料进行清洗、除油、冲洗，待其完全干燥后，借助精度是0.01mg 的MS105 分析天平完成承重操作。在蒸发器和冷凝器顶层区域选择放样点，保证样品管不会与其他金属直接接触，同时还可以被液膜覆盖，防止测试阶段因出现电偶腐蚀问题对性能分析造成不良影响[2]。
最后，在安放样品后确保系统连续运行30 天，在30 天后取出试样测量其质量损失，得出材料耐腐蚀性能的分析结果。
1.2.2 传热测试
借助浓度是3%的氨基磺酸溶液清洗钛管试样，将蒸发器传热管替换为薄壁卷焊钛管，开展传热性能测试。当将中试装置调整至预定工况后，每间隔3 小时收集蒸发器的实际运行数据。如动力蒸汽流量、凝结水流量、进料量、二效管程凝液量，通过传热速率计算公式获取总传热系数。此外，针对两种管材开展拉伸试验，借助万能试验机对基本力学性能完成分析和数据采集操作。
2、性能测试结果分析
2.1 年均材料腐蚀速率
海水淡化工程中分析蒸发传热管的实际腐蚀速率需要收集材料单位腐蚀深度，即Va。其中，年均腐蚀速率Va 和质量损失腐蚀速率Vc 间的实际换算关系式是：
在该式子中，Va 单位是mm/a，Vc 单位是g/(m2·h)；m0 是腐蚀前的试样实际重量，单位是g；m1 是腐蚀后试样的实际重量，单位是g；S 是试样材料在溶液内的表面积，单位是m2；t 是腐蚀时间（h）。
借助多效低温蒸馏淡化环境开展动态腐蚀测试，30天后可以得出试样的年均腐蚀速率，完成曲线绘制。
经过测试可以得出，薄壁卷焊钛管与无缝钛钢的腐蚀速率几乎一致，其年均最大腐蚀速率是0.00026mm/a。因此，多效低温蒸馏淡化环境中薄壁卷焊钛管与无缝钛钢耐腐蚀性能基本相同，均具有较强能力，在蒸发器的焊缝位置和样管表面没有点蚀、腐蚀问题。且材料在浓海水高湿高温的腐蚀环境内或蒸发降膜喷淋冲刷环境内，焊缝位置无腐蚀情况，因此薄壁卷焊钛管适用于推广和应用，可以极大程度地节省钛材的使用量。在使用材料开展海水淡化工程时，满足海水盐雾、降膜流动冲刷的要求。
2.2 传热系数
借助薄壁卷焊钛管组成的蒸发器总传热系数计算公式为：Q=K×A× t。在该公式中，K 是降膜蒸发的总传热系数，单位是W/(m2·h·℃)；Q 是传热速率，单位是W/s；A 是降膜蒸发的传热总面积，单位是m2； t 是降膜蒸发的传热温度差。在实际测量阶段，需要结合浓水流量、进料量、动力蒸汽流量、凝结水流量等指标，记录壳程和管程的温度和压力，得出相关计算数据。借助传热基本公式可以计算出蒸发器的实际总传热系数，压力、流量、温度等均需要利用管路和装置中的仪表得出，借助实验数据能够获取传热系数平均值。
当蒸发器蒸发温度是69℃、传热温度差是3.0℃时，薄壁卷焊钛管传热系数变化过程共分为两种状态，即诱导阶段和稳定阶段。原因是受到传热管内壁污垢特性的影响，诱导阶段薄壁卷焊钛管传热管内污垢成核速度较慢，具有脱除效应，但微小晶核会对边界层产生破坏和干扰作用，使得材料诱导阶段总传热系数较大。当诱导阶段完成后，传热管道内部污
垢会逐渐增加，晶核数量增多，使其覆盖在换热面，降低了产热系数，增加了污垢的热阻。若剥蚀和沉积模式达到一定平衡后，材料的总传热系数会趋于稳定状态，当其稳定后系数会超过3400W/(m2·K)。
2.3 管材其他性能分析
第一，当拉伸速率逐渐提升，薄壁卷焊钛管的抗拉强度提高，伸长率逐渐下降。同时，材料管壁中粒径尺寸和抗拉强度密切相关，前者尺寸越小则后者强度越大，因此管材自身成型能力较强。第二，管材硬化指数n 主要可以判断材料的均匀变形情况，是关键的性能成形分析指标。若n 越大则材料的实际应变能力越强，其抗腐蚀、断裂、起皱的水平越高。经过分析得出，钛管的硬化指数与拉伸速率成反比，因此材料的抗失稳水平较高，对于后续海水淡化工程具有较强的支撑作用。第三，应变速率敏感度。该系数是分析材料成形情况的关键数值，越大其成能力强。材料变量 形情况的关键数值，越大其成能力强。材料变量 形情况的关键数值，越大其成能力强。材料变量 大，其敏感度较小无法控制管材失稳 大，其敏感度较小无法控制管材失稳 大，其敏感度较小无法控制管材失稳 缺陷情况。经过分析 缺陷情况。经过分析 得出 薄壁卷焊钛管 变形量较小，敏感度大在投入使用后 变形量较小，敏感度大在投入使用后 变形量较小，敏感度大在投入使用后 可以提升结构稳定性。
2.4 材料经济性 材料经济性
薄壁卷焊钛管 在生产阶段主要选择高质量钛带，借助钨 在生产阶段主要选择高质量钛带，借助钨 极氩弧焊技术完成卷加工，其主要优势在于化简钛管的实 极氩弧焊技术完成卷加工，其主要优势在于化简钛管的实 际生产流程，节约传热管的制造加工成本。经过计算可以得 际生产流程，节约传热管的制造加工成本。经过计算可以得 际生产流程，节约传热管的制造加工成本。经过计算可以得 出，相同外径尺寸的钛传热管应用卷焊工艺较于轧制材 出，相同外径尺寸的钛传热管应用卷焊工艺较于轧制材 出，相同外径尺寸的钛传热管应用卷焊工艺较于轧制材 料能够节约10%的成本。若应用并推广壁厚为 的成本。若应用并推广壁厚为0.4mm的薄壁 卷焊钛管 可以极大程度地节省海水淡化工中钛材的使用 可以极大程度地节省海水淡化工中钛材的使用 量，其传热面积相较于依托 量，其传热面积相较于依托 GB/T 3625-2007质量标准的 质量标准的 质量标准的 质量标准的 质量标准的φ 0.5mm厚钛管约节省了 20%。例如，对于 1万 t/d的多效低 温蒸馏海水淡化工程，使用型号是φ 22 ×φ0.4mm的薄壁卷 焊钛管与φ 22 ×φ 0.5标准的无缝钛管在投资成本方面标准的 无缝钛管在投资成本方面对比如下：前者材料用量 45.4吨，后者为56.77吨材料价16.2万元每吨，后者18.0万元每吨。因此，若产热面积相同，使用厚度是0.4mm的厚薄壁钛管材料可以节省 25% 的投资成本，经济效益较为显著。
3、结论
综上所述，通过对薄壁卷焊钛管 完成耐腐蚀测试后得出， 其年均腐蚀速率大约为 0.00026mm/a ，其传热系数是 ，其传热系数是 ，其传热系数是3400W/（m2·K），为后续海水淡化设计提供数据支持。同时，该材料加工，为后续海水淡化设计提供数据支持。同时，该材料加工成本相较于无缝管低 10%，若传热能力相同，应用薄壁焊钛管可以节省 20%的钛材，为其规模化生产与推广提的钛材，为其规模化生产与推广提供支持。
参考文献
[1]侯如山 ,张小萍 ,缪红建 .海水淡化整体式板片设计及仿 海水淡化整体式板片设计及仿真[J].机械设计与制造 ,2020(8):99 -102.
[2] 吕宏卿 ,王鑫 ,刘洪锟 ,等.海水淡化用薄壁卷焊钛管传热及耐蚀性能 [J].化工进展 ,2019（8）:356356356-361.
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